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PRINCÍPIOS DE GENÉTICA MICROBIANA. INTRODUÇÃO Estudo das semelhanças e diferenças entre os seres vivos: hereditariedade variabilidade.

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1 PRINCÍPIOS DE GENÉTICA MICROBIANA

2 INTRODUÇÃO Estudo das semelhanças e diferenças entre os seres vivos: hereditariedade variabilidade

3 INTRODUÇÃO Descoberta da estrutura do DNA (dupla fita em helix – Watson & Crick 1953 ou 1957?) Transferência da hereditariedade Necessidade de fidelização do processo Etapas do processo: Replicação Transcrição Tradução

4 A = T C G DNA: Ø 2 nm (1/1,000,000,000 = )

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7 INTRODUÇÃO Descoberta dupla fita (em helix) do DNA Transferência da hereditariedade Importância da fidelização do processo Etapas do processo: Replicação Transcrição Tradução

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11 DNA de bactéria: 45,000,000 de nucleotídeos Superenovelamento positivo ou negativo DNA girase

12 Eucariotos: superenovelamento estabilizado pelas histonas

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14 Em Archaea tanto histonas quanto DNA girase

15 ENZIMAS ENVOLVIDAS NA REPLICAÇÃO Topoisomerases: relaxa o DNA (DNA girase) Helicases: ssDNA DNA polimerases: acoplam nucleotídeos à fita de DNA via ligações fosfodiester Necessidade de primer (primases) Só ligam nucleotídeos na posição 3-OH da fita DNA ligase (fragmentos de Okazaki) DNA metilases

16 Natureza semiconservativa da replicação

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19 Garfo de replicação (eucariotos)

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22 Replicação de DNA nos procariontes com genoma circular Pol III adiciona 1000 nucleotídeos/s E. coli – 40 min para replicação completa Vírus e certos plasmídeos lineares tem iniciadores proteicos Termino de replicação

23 TRANSCRIÇÃO (DNA RNA) Uma fita do DNA serve de molde ( sense strand ) Tem Uracil (U) no lugar de Timina (T) RNA fita simples Três tipos de RNA com diferentes funções: mRNA (RNA mensageiro): especifica a sequência de aa tRNA (RNA de transferência): usa a informação contida no mRNA e traduz essa informação em uma sequência de aa rRNA (RNA ribossômico): forma os ribossomos responsáveis pela tradução do RNA em proteínas

24 TRADUÇÃO (DNA PROTEÍNAS) Participação do: mRNA e tRNA códon anticódon Aminoácidos Proteínas

25 2 a base UCAG 1 a base U UUU (Phe/F) Fenilalanina UUC (Phe/F) Fenilalanina UUA (Leu/L) Leucina UUG (Leu/L) LeucinaFenilalanina Leucina UCU (Ser/S) Serina UCC (Ser/S) Serina UCA (Ser/S) Serina UCG (Ser/S) SerinaSerina UAU (Tyr/Y) Tirosina UAC (Tyr/Y) Tirosina UAA "Ocre" (Stop) UAG "Âmbar" (Stop)Tirosina UGU (Cys/C) Cisteína UGC (Cys/C) Cisteína UGA "Opala" (Stop) UGG (Trp/W) TriptofanoCisteína Triptofano C CUU (Leu/L) Leucina CUC (Leu/L) Leucina CUA (Leu/L) Leucina CUG (Leu/L) LeucinaLeucina CCU (Pro/P) Prolina CCC (Pro/P) Prolina CCA (Pro/P) Prolina CCG (Pro/P) ProlinaProlina CAU (His/H) Histidina CAC (His/H) Histidina CAA (Gln/Q) Glutamina CAG (Gln/Q) GlutaminaHistidina Glutamina CGU (Arg/R) Arginina CGC (Arg/R) Arginina CGA (Arg/R) Arginina CGG (Arg/R) ArgininaArginina A AUU (Ile/I) Isoleucina AUC (Ile/I) Isoleucina AUA (Ile/I) Isoleucina AUG (Met/M) Metionina, StartIsoleucina Metionina ACU (Thr/T)Treonina ACC (Thr/T)Treonina ACA (Thr/T)Treonina ACG (Thr/T)TreoninaTreonina AAU (Asn/N) Asparagina AAC (Asn/N) Asparagina AAA (Lys/K) Lisina AAG (Lys/K) LisinaAsparagina Lisina AGU (Ser/S) Serina AGC (Ser/S) Serina AGA (Arg/R) Arginina AGG (Arg/R) ArgininaSerina Arginina G GUU (Val/V) Valina GUC (Val/V) Valina GUA (Val/V) Valina GUG (Val/V) ValinaValina GCU (Ala/A) Alanina GCC (Ala/A) Alanina GCA (Ala/A) Alanina GCG (Ala/A) AlaninaAlanina GAU (Asp/D) Ácido aspártico GAC (Asp/D) Ácido aspártico GAA (Glu/E) Ácido glutâmico GAG (Glu/E) Ácido glutâmicoÁcido aspártico Ácido glutâmico GGU (Gly/G) Glicina GGC (Gly/G) Glicina GGA (Gly/G) Glicina GGG (Gly/G) GlicinaGlicina

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28 Sitio E: estrutural Sitio P: peptídico Sitio A: aminoacil

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32 VARIABILIDADE EM MICRORGANISMOS Associada a duas propriedades: Genótipo: potencial total herdado Procariotos: cromossomo + qualquer DNA presente (p. ex. plasmídios) Eucariotos: cromossomo + DNA organelas Fenótipo: porção expressa do genótipo ex. Azomonas spp. meio com sacarose: colônias mucosas meio sem sacarose: colônicas secas

33 VARIAÇÕES GENOTÍPICAS Ocorre graças a dois mecanismos: Mutações Recombinação genética

34 Mutações Mudanças hereditárias na sequência de nucleotídeos de um gene Diferentes tipos Substituição de bases (troca de bases) Mutações de remoção (remoção de bases) Adição ou perda de bases (proteínas não funcionais) Mutações sem sentido (término da cadeia de aa) Mutações silenciosas (não acarreta efeito no fenótipo) Mutações de supressão (corrigem mutações) VARIAÇÕES GENOTÍPICAS

35 ALI VAI RUI COM LIA XXX VARIAÇÕES GENOTÍPICAS Substituição ALI VAI RUI COM BIA XXX Remoção ALI AIR UIC OML IAX XX Inserção ALT IVA IRU ICO MLI AXX

36 VARIAÇÕES GENOTÍPICAS

37 Substituição de uma base (pontual)

38 COMO DETECTAR MUTAÇÕES Serratia marcescens: vermelho normal, cinza mutantes

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40 AGENTES MUTAGÊNICOS Agentes químicos: análogos de base Radiações: raios-X, luz ultra-violeta Transposons

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42 AGENTES MUTAGÊNICOS Agentes químicos: análogos de base Radiações: raios-X, luz ultra-violeta Transposons

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44 Agentes mutagênicos e seu modo de ação AgenteAçãoResultado Análogos de base 5-bromouracil Substitui T, mas pareia Troca de AT por GC com G 2-aminopurinaSubstitui A, mas pareia Troca de AT por GC com C Químicos que reagem com o DNA Ácido nitroso (HNO 2 )Desamina A e CTroca de AT por GC Troca de GC por AT Hidroxilamina (NH 2 OH)Reage com CTroca de GC por AT Agentes alquilantes Monofuncional (ex. sulfonato deMetilação de G, que passa Troca de GC por AT etil metano)a parear com T Bifuncionais (ex. gás mostarda,Ligação cruzada das fitas deMutação pontual e nitrosoguanidina)DNA, a região é cortadadeleção pela DNA polimerase Corantes intercaladores Acridinas, brometo de etídioInserem-se entre nucleotídeosMicroinserções e microdeleções Radiação UltravioletaFormação de dímeros deReparos podem levar pirimidinaerros ou deleções Radiação ionizante (ex. raios X)Formação de radicais livres que quebram o DNA

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46 Agentes químicos: análogos de bases Radiações: raios-X, luz ultra-violeta Transposons AGENTES MUTAGÊNICOS

47 Mutagênese por elementos transponíveis * transposase * repetições invertidas * baixa frequência: a por geração (1/10,000,000)

48 DADOS SOBRE MUTAÇÃO Frequência de mutação: (1/10,000,000) a ( 1/100,000,000,000) por par de nucleotídeo Gene típico possui pb, haveria a erros por geração, ou 0,0001 a 0, Algumas mutações são mais frequentes que outras

49 RECOMBINAÇÃO GENÉTICA Formação de um novo genótipo Trocas de material genético entre dois cromossomos homólogos (crossing over) eucariotos: MEIOSE procariotos: TRANSFERÊNCIA/RECOMBINAÇÃO

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51 RECOMBINAÇÃO GENÉTICA Transformação Avery, MacLeod & McCarthy (1944) Conjugação Ledeberg & Tatum (1946) Transdução Zinder & Ledeberg (1952)

52 Recombinação genética Transformação

53 Recombinação genética

54 Experimento de Griffith (1928)

55 RECOMBINAÇÃO GENÉTICA Conjugação Ledeberg & Tatum (1946) Natureza: contato entre células plasmídeo ou cromossomo

56 Conjugação

57 Conjugação

58 RECOMBINAÇÃO GENÉTICA Transdução Lederberg & Zinder (1952): Salmonella typhimurium Natureza: vírus como vetor (bacteriófagos ou fagos) generalizada e especializada

59 Transdução generalizada


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